Viscosidade

Viscosidade é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento, isto é, ao transporte microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular. Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor será a velocidade com que o fluido se movimenta.

Definição 
É a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento, a uma dada temperatura.

Define-se pela lei de Newton da viscosidade:

.

Onde  é a taxa de deformação angular do fluido, enquanto que a constante  é o coeficiente de viscosidade, viscosidade absoluta ou viscosidade dinâmica. Muitos fluidos, como a água ou a maioria dos gases, satisfazem os critérios de Newton e por isso são conhecidos como fluidos newtonianos. Os fluidos não newtonianos têm um comportamento mais complexo e não linear.

As suspensões coloidais, as emulsões e os géis são exemplos de fluidos não newtonianos, como o sangue, o ketchup, as suspensões de amido, as tintas e o petróleo. O coeficiente de viscosidade desses fluidos não é constante. 

Viscosidade é a propriedade associada à resistência que o fluido oferece à deformação por cisalhamento. De outra maneira pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido basicamente a interações intermoleculares, sendo em geral função da temperatura. É comumente percebida como a "grossura", ou resistência ao despejamento. Viscosidade descreve a resistência interna para fluir de um fluido e deve ser pensada como a medida do atrito do fluido. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade.

Viscosidade cinemática 
A viscosidade cinemática (letra grega ni, ν), é definida por:

onde ρ é a massa específica do fluido e μ é a viscosidade dinâmica.

Unidades 
No SI, a unidade da viscosidade cinemática ν é m²/s. No sistema CGS é utilizada a unidade Stokes (St), sendo um Stokes igual a 10−4 m²/s e dada a magnitude do seu valor é preferível utilizar a forma centistokes. 

A viscosidade absoluta tem como unidade Pa.s (N.s/m²) em unidades do SI. Essa unidade é normalmente expressa em mPa.s dado a sua magnitude. Outra forma conveniente, a partir do sistema CGS é o Poise, sendo um Poise igual a 0,1 Pa.s ou seja, um centipoise (cP) é igual a 1 mPa.s.

Viscosidade nos líquidos  

A viscosidade de qualquer fluido vem de seu atrito interno. Nos líquidos, este atrito interno origina-se das forças de atração entre moléculas relativamente próximas. Com o aumento da temperatura, a energia cinética média das moléculas se torna maior e consequentemente o intervalo de tempo médio no qual as moléculas passam próximas umas das outras torna-se menor. Assim, as forças intermoleculares se tornam menos efetivas e a viscosidade diminui com o aumento da temperatura. Por este motivo, um óleo lubrificante torna-se menos viscoso com o aumento da temperatura.

Viscosidade nos gases 

Em um gás as moléculas estão em média a distâncias relativamente grandes umas das outras, disto originando-se sua baixa densidade. Assim sendo, as forças de atracção entre moléculas não são efectivas na transmissão da energia cinética e por este motivo essas forças não podem produzir sua viscosidade. A viscosidade de um gás é produzida predominantemente da transferência de momentum, ou seja, da transferência de quantidade de movimento entre camadas adjacentes que se movam com velocidades de módulos diferentes. Por este motivo, a viscosidade de um gás aumenta com sua temperatura, pois as velocidade médias das partículas do gás aumentam com sua temperatura, diminuindo o tempo de interação entre uma molécula e outra, tornando a transmissão de energia cada vez mais difícil.

Viscosidade de alguns materiais comuns

Algumas viscosidades de fluidos newtonianos estão listadas abaixo:

Gases (a 0 °C):

Líquidos (a 20 °C):

Fluidos com composições variadas, como mel, podem ter uma grande variedade de viscosidades.

Medição da viscosidade 

O coeficiente de viscosidade pode ser medido através do seguinte experimento: deixa-se uma esfera cair em um fluido, e mede-se a sua velocidade terminal. Então, aplicando-se a Lei de Stokes:

 

em que:

 : aceleração gravitacional, expressa em m/s²;
 : raio do corpo, expresso em m;
 ρesfera: massa volúmica (massa específica) da esfera, expressa em kg/m³;
 ρfluido: massa volúmica do fluido, expressa em kg/m³;
 vterminal: a velocidade terminal que a esfera atinge no fluido, expressa em m/s.

Ver também
Unidades de viscosidade

Ligações externas
Converter viscosidade cinemática - unidades métricas e imperiais (em inglês)
Converter viscosidade dinâmica - unidades métricas e imperiais (em inglês)
Fenômenos de Transporte CEFET/RJ (link fora do ar)

Mecânica de fluidos
Grandezas físicas